Изменение суперпарамагнитного состояния наночастиц маггемита после облучения быстрыми тяжёлыми ионами

Сотрудники Лаборатории ядерных реакций Объединённого института ядерных исследований представили результаты исследований характера влияния облучения быстрыми тяжёлыми ионами на суперпарамагнитное состояние наночастиц маггемита.

Работа была выполнена в сотрудничестве с учёными из Будапештского университета (Венгрия), Национального исследовательского ядерного университета МИФИ (Россия), Университета Палацкого (Чехия) и Токийского столичного университета (Япония).

С помощью методов мессбауэровской спектроскопии на ядрах ⁵⁷Fe и рентгеновской дифракции (XRD) специалисты изучили влияние облучения быстрыми тяжёлыми ионами на подготовленные золь-гель методом наночастицы маггемита. Исследования мессбауэровских спектров необлученного наномаггемита при комнатной температуре показали слабо выраженное магнитное расщепление–характерные спектры релаксации, что обусловлено суперпарамагнитным состоянием наночастиц.

В мессбауэровских спектрах при облучении ионами ¹³²Xe²⁶⁺ с энергиями 160 и 155 МэВ и флюенсами 5 × 10¹³ и 1 × 10¹⁴ ион/см^-2 были обнаружены значительные изменения в форме спектральных линий, что указывает на изменения в суперпарамагнитном состоянии. Анализ рентгеновских дифракторамм облучённых наночастиц маггемита показал значительное увеличение ширины спектральных линий, свидетельствующих об уменьшении размеров кристаллитов маггемита по сравнению с необлученными образцами.

Рентгеновские дифрактограммы (XRD) образцов наномагнетита до облучения (a) и после облучения ионами ксенона с энергией 155 МэВ (b)

В работе международного коллектива учёных представлены результаты исследования радиационно-индуцированных дефектов, а также изменений в размерах частиц и суперпарамагнитном состоянии после облучения.

Статья «Change in superparamagnetic state induced by swift heavy ion irradiation in nano-maghemite» опубликована в журнале Metals. Объединённый институт ядерных исследований в числе авторов представляют начальник сектора ионно-имплантационных нанотехнологий и радиационного материаловедения ЛЯР ОИЯИ Владимир Скуратов и старший научный сотрудник сектора масс-спектрометрии и лазерной спектроскопии тяжёлых нуклидов ЛЯР ОИЯИ Любош Крупа.

Источник: ОИЯИ.